优化设计基础及实践

本书是一本面向初学者的优化设计教材，全面介绍了优化设计的基本理论、方法以及实际应用。本书采用通俗易懂的语言，辅以大量直观的图形，通过丰富的实例和配套演示程序，引导读者快速掌握优化设计的核心技能。 本书内容共分7章，分别对优化设计的基本概念、多维函数的一维优化问题、无约束优化设计方法、约束优化设计的直接法、约束优化设计的间接法、多目标优化方法和部分约束优化实例加以介绍，同时在附录中收录了相关的数学知识、VB程序命令的用法和教材中部分源程序。这些内容构建起优化设计的基本知识体系框架。书中还详细讲解了传统的常用优化算法，通过配套软件，读者可以直接在计算机上运行并调试优化算法，深入理解优化过程的各个细节。 本书既可作为机械工程、土木工程、工程力学及工程管理等专业学生的入门教材，也可作为工程师和科研人员的实用参考书，且附录程序可供二次开发使用。

1992.9-1996.6 华中科技大学力学系获工程力学学士学位。2000.9-2003.6 兰州理工大学能源与动力工程学院（流体动力与控制学院）获机械电子工程硕士学位。1996.7-至今 武汉科技大学理学院力学系任教至今。2013.7-至今 武汉科技大学理学院矿业工程专业攻读博士学位。

第1章优化设计概论(1) 1.1优化设计示例(1) 1.2优化设计数学模型及概念(5) 1.3目标函数的等值线(9) 1.4迭代方法及迭代终止准则(14) 第2章多维函数的一维优化方法(17) 2.1一维优化方法概述(17) 2.2单峰区间定义及搜索算法(22) 2.3黄金分割法(35) 2.4二次插值法(43) 2.5追赶步长法(51) 本章小结(59) 习题(60) 第3章无约束优化设计方法(61) 3.1无约束优化方法概述(61) 3.2梯度法(61) 3.3共轭梯度法(66) 3.4坐标轮换法(75) 3.5随机方向法(82) 3.6鲍威尔法(89) 3.7单纯形法(105) 本章小结(116) 习题(116) 第4章约束优化设计——直接法(118) 4.1约束优化方法概述(118) 4.2约束坐标轮换法(119) 4.3约束随机方向法(126) 4.4复合形法(129) 本章小结(141) 习题(141) 第5章约束优化设计——间接法(143) 5.1惩罚函数法概述(143) 5.2外点惩罚函数法(146) 5.3内点惩罚函数法(163) 5.4混合惩罚函数法(180) 本章小结(188) 习题(189) 第6章多目标优化方法(190) 6.1多目标最优化概述(190) 6.2多目标最优解的基本概念(191) 6.3多目标优化设计方法(192) 本章小结(195) 习题(196) 第7章约束优化应用实例(198) 7.1简单压杆优化实例(198) 7.2机床主轴优化实例(203) 7.3箱型盖板优化实例(206) 习题(212) 附录Ⅰ数学基础(213) Ⅰ.1矩阵(213) Ⅰ.2向量(216) Ⅰ.3多元函数的方向导数与梯度(219) Ⅰ.4凸集、凸函数与凸规划(222) Ⅰ.5二次型函数简介(224) 附录Visual Basic基础(227) Ⅱ.1VB语法基础(227) Ⅱ.2基本语句(231) Ⅱ.3程序控制结构(231) Ⅱ.4数组(234) Ⅱ.5过程(235) Ⅱ.6VB常用控件(237) 附录优化程序示例(239) Ⅲ.1消除冗余区间进退法(239) Ⅲ.2梯度法追赶步长法(241) Ⅲ.3基本鲍威尔法(243) 参考文献(246)